نموذج الفئران لزراعة القلب غير المتجانسة خارج الموقع النورمومري
Summary
هنا ، نقدم بروتوكول تقييم للقلب المزروع بشكل غير متجانس بعد الحفاظ على الحرارة الطبيعية خارج الموقع في نموذج الفئران.
Abstract
زراعة القلب هي العلاج الأكثر فعالية لفشل القلب في المرحلة النهائية. على الرغم من التحسينات في الأساليب والتدخلات العلاجية ، لا يزال عدد مرضى قصور القلب الذين ينتظرون الزرع في ازدياد. تم إنشاء تقنية الحفظ خارج الموقع الطبيعي الحرارة كطريقة مماثلة لتقنية التخزين البارد الثابت التقليدية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن الحفاظ على قلوب المتبرعين لمدة تصل إلى 12 ساعة في حالة فسيولوجية. علاوة على ذلك ، تسمح هذه التقنية بإنعاش قلوب المتبرعين بعد موت الدورة الدموية وتطبق التدخلات الدوائية المطلوبة لتحسين وظيفة المتبرع بعد الزرع. تم إنشاء العديد من النماذج الحيوانية لتحسين تقنيات الحفظ خارج الموقع الطبيعي والقضاء على المضاعفات المتعلقة بالحفظ. على الرغم من سهولة التعامل مع النماذج الحيوانية الكبيرة مقارنة بالنماذج الحيوانية الصغيرة ، إلا أنها مكلفة وصعبة. نقدم نموذجا للفئران للحفاظ على قلب المتبرع الطبيعي الحرارة خارج الموقع متبوعا بزراعة البطن غير المتجانسة. هذا النموذج رخيص نسبيا ويمكن تحقيقه بواسطة مجرب واحد.
Introduction
لا يزال زرع القلب هو العلاج الوحيد القابل للتطبيق لفشل القلب المقاومللحرارة 1،2،3،4. على الرغم من الارتفاع المطرد في عدد المرضى الذين يحتاجون إلى زراعة القلب ، لم تلاحظ زيادة نسبية في توافر الأعضاء المانحة5. لمعالجة هذه المشكلة ، تم تطوير مناهج جديدة للحفاظ على قلوب المانحين بهدف تحسين التحديات وزيادة توافر المانحين6،7،8،9.
ظهر نضح القلب خارج الموقع الطبيعي (NESHP) باستخدام آلات نظام العناية بالأعضاء (OCS) كتدخل سريري 1,3. تم اعتبار هذه التقنية بديلا مناسبا لطريقة غرفة التبريد الثابتة التقليدية (SCS) 2,9. يقلل NESHP بشكل فعال من مدة نقص التروية الباردة ، ويقلل من الطلب الأيضي ، ويسهل الإمداد الغذائي الأمثل والأوكسجين أثناء نقل الأعضاء المانحة10,11. على الرغم من الإمكانات الواضحة لهذه الطريقة لتحسين الحفاظ على أعضاء المتبرعين ، إلا أن تطبيقها السريري والمزيد من التحقيق قد تم تقييده بسبب ارتفاع التكاليف. لذلك ، تعد النماذج الحيوانية قبل السريرية ل NESHP ضرورية لتحديد التحديات التقنية الرئيسية المرتبطة بهذه التقنية12،13. الخنازير والجرذان هي النماذج الحيوانية المفضلة للدراسات قبل السريرية بسبب تحملها الإقفاري9. على الرغم من أن نموذج الخنازير مثالي للبحث الأساسي والانتقالي ، إلا أنه محدود بسبب تكلفته العالية والعمالة المكثفة المطلوبة للرعاية والصيانة. في المقابل ، نماذج الفئران أقل تكلفة وأسهل في التعامل معها14.
في هذه الدراسة ، نقدم نموذجا مبسطا للفئران من NESHP ، متبوعا بزراعة القلب غير المتجانس ، لتقييم تأثير تقنية الحفظ على حالة الكسب غير المشروع بعد الزرع. هذا النموذج واضح وفعال من حيث التكلفة ويمكن تنفيذه بواسطة مجرب واحد. يوضح الشكل 1 مخططات الإجراء.
Protocol
Representative Results
Discussion
كان تركيزنا في إنشاء هذا النموذج هو تكرار زراعة القلب البشري الطبيعي الحرارة. النماذج غير القاذفة هي التقنية المفضلة بشكل عام للحفاظ على قلب المتبرع في بيئة خارج الموقع 16. بينما توفر نماذج القذف العديد من المزايا في تقييم وظيفة القلب أثناء التروية خارج الموقع <sup class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل بمنحة B2021-0991 من معهد البحوث الطبية الحيوية بمستشفى جامعة تشونام الوطنية و NRF-2020R1F1A1073921 من المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية
Materials
| AES active evacuation system | Smiths medical | PC-6769-51A | Utilize CO2 and excess isoflurane |
| Anesthesia machine | Smiths medical | PC-8801-01A | Mixes isoflurane and oxyegn and delivers to animal |
| B20 patient monitor | GE medical systems | B20 | to observe mean aortic pressure and temperature |
| Homeothermic Monitoring System | Harvard apparatus | 55-7020 | To monitor and maintain animal's temperature |
| Micro-1 Rat oxygenator | Dongguan Kewei medical instruments | Micro-MO | For gas exchange in the langendorff circuit |
| Micropuncture introducer Set | COOK medical | G48007 | for delivering cardioplegic solution to the arch through the abdominal aorta |
| Microscope | Amscope | MU1403 | For zooming surgical field (Recipient) |
| Surgical loupe | SurgiTel | L2S09 | For zooming surgical field (Donor) |
| Syringe pump | AMP all | SP-8800 | To deliver cardioplegic solution |
| Transonic flow sensor | Transonic | ME3PXL-M5 | Perfusion circuit flow sensor |
| Transonic tubing flow module | Transonic | TS410 | flow acquiring system |
| Watson – Marlow pumps | Harvard apparatus | 010.6131.DAO | Peristaltic pump used for recirculate perfusate |
| WBC-1510A | JEIO TECH | E03056D | Heating bath |
| Sprague-Dawley rats | Samtako Bio Korea Co., Ltd., Osan City Korea | ||
| Medications | |||
| BioHAnce Gel Eye Drops | SENTRIX Animal care | wet ointments for eye | |
| Cefazolin | JW pharmaceutical | For prophilaxis | |
| Custodiol | DR, FRANZ KOHLER CHEMIE GMBH | For heart harvesting | |
| Diclofenac | Myungmoon Pharm. Co. Ltd | For pain control | |
| Heparin | JW pharmaceutical | Anticoagulant | |
| Insulin | JW pharmaceutical | hormon therapy | |
| Saline | JW pharmaceutical | For hydration therapy |
References
- Langmuur, S. J. J., et al. Normothermic ex-situ heart perfusion with the organ care system for cardiac transplantation: A meta-analysis. Transplantation. 106 (9), 1745-1753 (2022).
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomized non-inferiority trial. Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- Dang Van, S., et al. Ex vivo perfusion of the donor heart: Preliminary experience in high-risk transplantations. Archives of Cardiovascular Diseases. 114 (11), 715-726 (2021).
- Zhou, P., et al. Donor heart preservation with hypoxic-conditioned medium-derived from bone marrow mesenchymal stem cells improves cardiac function in a heart transplantation model. Stem Cell Research and Therapy. 12 (1), 5f6 (2021).
- Messer, S., Large, S. Resuscitating heart transplantation: the donation after circulatory determined death donor.European. Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 49 (1), 1-4 (2016).
- Trahanas, J. M., et al. Achieving 12 hour normothermic ex situ heart perfusion: an experience of 40 porcine hearts. ASAIO Journal. 62 (4), 470-476 (2016).
- Yang, Y., et al. Keeping donor hearts in completely beating status with normothermicblood perfusion for transplants. The Annals of Thoracic Surgery. 95 (6), 2028-2034 (2013).
- Van Caenegem, O., et al. Hypothermic continuous machine perfusion enables preservation of energy charge and functional recovery of heart grafts in an ex vivo model of donation following circulatory death. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 49 (5), 1348-1353 (2016).
- Lu, J., et al. Normothermic ex vivo heart perfusion combined with melatonin enhances myocardial protection in rat donation after circulatory death hearts via inhibiting NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 733183 (2021).
- Pinnelas, R., Kobashigawa, J. A. Ex vivo normothermic perfusion in heart transplantation: a review of the TransMedics Organ Care System. Future Cardiology. 18 (1), 5-15 (2022).
- Fuchs, M., et al. Does the heart transplant have a future. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 55, i38-i48 (2019).
- Pahuja, M., Case, B. C., Molina, E. J., Waksman, R. Overview of the FDA’s circulatory system devices panel virtual meeting on the TransMedics Organ Care System (OCS) Heart – portable extracorporeal heart perfusion and monitoring system. American Heart Journal. 247, 90-99 (2022).
- Jawitz, O. K., Devore, A. D., Patel, C. B., Bryner, B. S., Schroder, J. N. Expanding the donor pool: quantifying the potential impact of a portable organ-care system for expanded criteria heart donation. Journal of Cardiac Failure. 27 (12), 1462-1465 (2021).
- van Suylen, V., et al. Ex situ perfusion of hearts donated after euthanasia: a promising contribution to heart transplantation. Transplantation Direct. 7 (3), e676 (2021).
- Westhofen, S., et al. The heterotopic heart transplantation in mice as a small animal model to study mechanical unloading – Establishment of the procedure, perioperative management and postoperative scoring. PLoS One. 14 (4), e0214513 (2019).
- Qin, G., Jernryd, T., Sjoberg, S., Steen, S., Nilsson, J. Machine perfusion for human heart preservation: A systematic review. Transplant International. 35, 10258 (2022).
- Dang Van, S., Brunet, D., Akamkam, A., Decante, B., Guihaire, J. Functional assessment of the donor heart during ex situ perfusion: insights from pressure-volume loops and surface echocardiography. Journal of Visual Experiments. (188), e63945 (2022).
- Fu, X., Segiser, A., Carrel, T. P., Tevaearai Stahel, H. T., Most, H. Rat heterotopic heart transplantation model to investigate unloading-induced myocardial remodeling. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 3, 34 (2016).
- Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: experience of 3000 operations by one surgeon. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
- Qi, X., et al. The evaluation of constant coronary artery flow versus constant coronary perfusion pressure during normothermic ex-situ heart perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 41 (12), 1738-1750 (2022).
- Okahara, S., et al. A novel blood viscosity estimation method based on pressure-flow characteristics of an oxygenator during cardiopulmonary bypass. Artificial Organs. 41 (3), 262-266 (2017).
- Quader, M., Torrado, J. F., Mangino, M. J., Toldo, S. Temperature and flow rate limit the optimal ex-vivo perfusion of the heart – an experimental study. Journal of Cardiothoracic Surgery. 15 (1), 180 (2020).
